BÀI TẬP LỚNMÔN HỌC LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC GIAO THÔNG VẬN TẢI PHÂN HIỆU TẠI TPHCM BỘ MÔN ĐIỆN – ĐIỆN TỬ -o0o - BÀI TẬP LỚN MÔN HỌC LÝ THUYẾT MẠCH ĐIỆN GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: LÂM QUANG THÁI TÊN ĐỀ TÀI: CHỦ ĐỀ NHÓM THỰC HIỆN: NHÓM STT MSSV Họ Tên 6151030033 Phạm Văn Đạt 6151030036 Lê Văn Đệ 6151030038 Phạm Văn Đô 6151030039 Phạm Minh Đức 6151030040 Đặng Đình Hải 6151030041 Nguyễn Thị Hậu 6151030042 Nguyễn Công Hiển 6151030043 Phạm Trung HIếu 6151030044 Lê Huy Hoàng 10 6151030007 Lê Minh Hoàng 11 6151030006 Nguyễn Minh Hoàng 12 6151030045 Nguyễn Trần Khánh Hoàng 13 6151030047 Đặng Bùi Quang Huy 14 6151030046 Nguyễn Gia Huy 15 6151030009 Phạm Quốc Huy 16 6151030008 Võ Anh Huy 17 6151030048 Đặng Văn Huỳnh 18 6151030049 Nguyễn Đặng Hưng 19 6151030010 Nguyễn Việt Hướng 20 6151030050 Nguyễn Nhật Khải Mục lục I KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN VÀ KẾT CẤU HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN 1.1 MẠCH ĐIỆN II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA MẠCH ĐIỆN III QUAN HỆ DÒNG VÀ ÁP TRONG CÁC PHẦN TỬ CỦA MẠCH ĐIỆN Quan hệ dòng áp phần tử .4 Cuộn cảm L Tụ điện C .6 IV.HAI ĐỊNH LUẬT KIRCHHOFF Định luật Kirchhoff Định luật Kirchhoff V CÁC LOẠI TAM GIÁC VÀ QUAN HỆ GIỮA CÁC TAM GIÁC TRONG MẠCH (TAM GIÁC CÔNG SUẤT, TAM GIÁC TỔNG TRỞ) Tam giác công suất: Tam giác tổng trở VI HỆ SỐ CÔNG SUẤT VÀ BIỆN PHÁP NÂNG CAO HỆ SỐ CÔNG SUẤT 11 1.Hệ số công suất cos 11 Ý nghĩa việc nâng cao hệ số công suất cos 11 Các biện pháp nâng cao hệ số công suất cos 11 a Bù tụ điện tỉnh 11 b Các biện pháp khác 11 Phần Bài tập : 13 Bài Tập Chủ đề 1: 13 Câu 1: 13 Câu 2: 20 I KHÁI NIỆM CƠ BẢN VỀ MẠCH ĐIỆN VÀ KẾT CẤU HÌNH HỌC CỦA MẠCH ĐIỆN 1.1 MẠCH ĐIỆN Mạch điện: hệ thống gồm thiết bị điện, điện tử ghép lại.Trong xảy q trình truyền đạt, biến đổi lượng hay tín hiệu điện từ đo đại lượng dòng điện, điện áp Hai loại phần tử mạch điện nguồn phụ tải (tải) Ví dụ mạch điện Trong đó: + Nguồn điện máy phát điện MF Hình 1.1 Mạch điện + Tải bóng đèn Đ động điện DC dây dẫn dây kim loại Sơ đồ thành phần mạch điện NGUỒN THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI DÂY DẪN TẢI Hình 1.2: Sơ đồ khối mô tả thành phần mạch điện Chức thành phần mạch điện: NGUỒN: biến đổi dạng lượng: Cơ, quang, nhiệt, hóa … sang dạng điện DÂY DẪN: Truyền tải lượng điện THIẾT BỊ CHUYỂN ĐỔI: Biến đổi thông số điện áp U hay tần số f TẢI: Biến đổi điện sang dạng lượng khác: Cơ, quang, hóa, nhiệt Các thành phần tạo thành mạch điện thường quan tâm là: Phần tử nguồn, phần tử tải Phần tử nguồn: Bao gồm thiết bị biến đổi dạng lượng: năng, hóa năng, quang năng, nhiệt thành điện máy phát điện pin ắc quy) Phần tử tải: Bao gồm thiết bị chị điện biến điện thành dạng lượng khác như: Nhiệt (điện trở), (động điện),… Trong số mạch điện khơng chứa thành phần chuyển đổi Chức thành phần chuyển đổi dùng biến đổi số điện áp nguồn cung cấp (như trường hợp máy biến áp) biến đổi tham số tần số (trường hợp biến tần) Kết cấu hình học mạch điện Khi liên két phần tử mạch điện dẫn đến khái niệm sau: Nhánh, Nút, Vòng, Mắt lưới v1 v2 Vv b Hình 1.3  Nhánh: Nhánh phần tử mạch điện, chứa phần tử có dịng điện chạy qua  Nút: Nút giao điểm tối thiểu ba nhánh trở lên (ví dụ nút a, b hình 1.3)  Vịng: lối khép kín qua nhánh (vịng 1, vịng 2, vịng hình 1.3)  Mắt lưới: xem vòng bản, nói cách khác: mắt lưới vịng bên khơng tìm thấy vịng khác (trong hình 1.3 có hai mắt lưới) II CÁC ĐẠI LƯỢNG VẬT LÍ ĐẶC TRƯNG TÍNH CHẤT CỦA MẠCH ĐIỆN Các tính chất mạch điện đặc trưng ba đại lượng sau: dòng điện I, điện áp u, công suất p, liên quan với phương trình đại số p=ui Là đại lượng vô hướng chúng cần xác định chiều dương âm p(t) a u(t) b Hình 1: Các đại lượng đặc trưng cho mạch điện Dịng điện: Là dịng chuyển dời có hướng điện tích qua tiết diện dây dẫn thời gian khảo sát dt Trong đó: đơn vị đo điện tích là: [q]=[coulomb] [t]=[s] [i]=[A] Trên nhánh, dịng chảy theo chiều chiều ngược lại Nếu quy ước chảy theo chiều dòng mang dấu dương chảy theo chiều mang dấu âm Do đó, miêu tả dịng dạng đại sơ thời gian i(t), cần rõ chiều dương vẽ mũi tên (Hình 1) Điện áp: Điện áp điểm a, b với địng nghĩa hiệu số diểm a b: Cũng lượng đại số thời gian Để xác định hàm ta cần cho chiều dương vẽ mũi tên từ a đến b hình Với chiều dương u(t) =10 V Thế điểm a cao điểm b 10V, u(t) = -10V, điểm a thâp điểm b 10V Công suất: Công suất tiếp nhận lượng diện từ nhánh lượng đại số Công suất p(t)= u(t) i(t) Đơn vị đo [p] = [W] u] = [V] [i] = [A] P(t)>0: phần tử tiêu thụ công suất P(t) Hệ phương trình: d) 16  Áp dụng định luật K1 nút: Tại a: Tại b: (1) (2)  Áp dụng định luật K2 cho vòng từ trái qua phải: Vòng 1: Vòng 2: (3) (4) Từ (1),(2),(3) (4), ta có hệ phương trình: 17 e) Chọn chiều vịng hình vẽ:  Áp dụng định luật kichcholf nút a: i1  i2  i3  j   1  Áp dụng định luật kichcholf vòng: di di i1 �R1  L1 �  i3 �R3  L3 �  �� i3 �dt  e1   dt dt c - Vòng 1: di di L2 �  i2 �R2  i3 �R3  L3 �  �� i3 �dt  e2  3 dt dt c - Vòng 2: Từ (1),(2) (3) => hệ phương trình: f) 18 Chọn chiều dịng điện chiều dịng hình vẽ  Áp dụng định luật Kichcholf nút: - i  i1  i2   1 Tại a:   - Tại b:  Áp dụng định luật Kichcholf cho vòng: i i i  - Vòng 1: i �R1  � i1 �dt  e  3 c1 � Vòng 2: Vịng 3: Từ (1),(2),(3),(4) (5) => Hệ phương trình: Câu 2: Cho mạch điện hình vẽ: Câu a: Tính I, I1, U? 19 Ta có: 30V + I1 _ Câu b: Tính dịng điện I1, I2, I3 ? : 20 2Ω I2 12Ω 16Ω 4Ω  Áp dụng nút a: -I1 – I2 + I3  Áp dụng định định luật K1 = -5 (1) luật K2 vòng: Vòng 1: 6I2 + 12I3 = 24 (2) Vòng 2: 3I1 – 6I2 = (3)  Từ (1) (2),(3) ta có hệ phương trình: -I1 – I2 + I3 = -5 I1 = (A) 6I2 + 12I3 = 24 I2 = (A) 3I1 – 6I2 = Câu c: I3 = (A) a i E V2 J V1 R i E i b R R R1 = 10 Ω, R2 = 20 Ω, R3 = 15 Ω, E1 = 30 V, E3 =45 V, J =2 A Tính dịng điện mạch ?  Viết Kichchoff nút a: (1) 21  Viết Kichchoff cho vòng: Vòng 1: Vịng 2: (2) (3) Từ (1),(2) (3), ta có hệ phương trình: Câu D: Thành lập phương trình dạng thoi gian theo K1 K2 ? Chọn chiều hổ cảm hình vẽ Ta có: 22  Áp dụng định luật Kichcholf nút: - Tại A: - Tại B:  Áp dụng định luật Kichcholf cho vòng: - Vòng 1: - Vòng 2: - vòng 3: từ (1),(2),(3),(4) (5) => hệ phương trình 23